Universität Stuttgart Institut für Automatisierungs- und Softwaretechnik Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. P. Göhner Softwaretechnik Was und wofür ist das? Ringvorlesung „Aspekte der Mechatronik: Aufgabengebiete der Automatisierungstechnik“ Peter Göhner 07.05.2012 www.ias.uni-stuttgart.de © IAS, Universität Stuttgart 1 Ringvorlesung Systemtechnik – Softwaretechnik Software als Wirtschaftsfaktor: • Die Informations- und Kommunikationstechnologie (IKT) ist noch vor dem Maschinen- und Automobilbau auf Platz 1 der Industriesektoren in Maschinen Deutschland • Ca. 80% der Innovationen in einem Auto basieren heute auf IT. • IKT ist zudem entscheidende Voraussetzung für andere Zukunftstechnologien wie Nano-und Biotechnologie, Medizintechnik, Automatisierungstechnik und Verkehrstechnologie. Nationaler IT-Gipfel seit 2006 Beispiel: Produktautomatisierung • zunehmende Komplexität der Produkte • zunehmender Softwareanteil • kürzere Entwicklungszeiten g © IAS, Universität Stuttgart 2 Ringvorlesung Systemtechnik – Softwaretechnik Zeitungsmeldung 2012 „Hunderttausende Gehaltszahlungen verzögerten ö t sich i h durch d h einen i Software-Fehler S ft F hl bei einer der größten Banken in Japan ” … durch einen Software Software-Fehler Fehler bei einer der größten Banken in Japan fielen landesweit 5.600 Geldautomaten für 24 Stunden aus aus. Um die Systemwiederherstellung zu beschleunigen, mussten alle 38.000 Geldautomaten vom Netz genommen werden … … erst nach einer zehntägigen Verzögerung konnte die Bank alle Lohnüberweisungen mit einem Gesamtvolumen von 1,5 Milliarden US-Dollar (über eine Milliarde Euro) bearbeiten… Quelle: Computer p Reseller News ((crn.de)) © IAS, Universität Stuttgart 3 Ringvorlesung Systemtechnik – Softwaretechnik Gliederung ¾ Einleitung ¾ Warum ist Software fehleranfällig? ¾ Warum ist Softwaretechnik wichtig? ¾ Was ist Softwaretechnik? ¾ Lehre und Forschung am IAS © IAS, Universität Stuttgart 4 Warum ist Software fehleranfällig? Was ist Software? – Computerprogramme und dazugehörige Dokumentation Ö Das Softwareprodukt ist nur die Spitze des Eisbergs © IAS, Universität Stuttgart 5 Warum ist Software fehleranfällig? Charakteristika von Software – Software ist immateriell – Software wird nicht durch physikalische Gesetze begrenzt: Æ Das Denkmögliche erscheint machbar – Software ist im Allgemeinen leichter und schneller zu ändern als ein technisches Produkt – Software lebt in der digitalen Welt Æ Minimale Änderungen können maximale Auswirkungen haben – Software unterliegt keinem Verschleiß – Für Software gibt es keine Ersatzteile – Software altert – Herstellung vieler Exemplare trivial © IAS, Universität Stuttgart 6 Ringvorlesung Systemtechnik – Softwaretechnik Gliederung ¾ Einleitung ¾ Warum ist Software fehleranfällig? ¾ Warum ist Softwaretechnik wichtig? ¾ Was ist Softwaretechnik? ¾ Lehre und Forschung am IAS © IAS, Universität Stuttgart 7 Warum ist Softwaretechnik wichtig? Lebenszyklus eines Softwareprodukts ... Pflichtenh ft heft Wartungsphase Programme g Programme g Dokumentation Requirementspezifkation q p ( 500 Anforderungen ) Produkt (1 Megabyte Code + Doku) Dokumentation Programme Systemanalyse ( 2000 detaillierte Anforderungen ) Software Programme ( 100 000 Codezeilen ) Grobentwurf ( 50 Modulpakete ) Feinentwurf ( 1500 Module ) © IAS, Universität Stuttgart Programme 8 Warum ist Softwaretechnik wichtig? Fehlerhäufigkeit – Normale Software 25 Fehler pro 1000 Codezeilen – Wichtige Software 2 - 3 Fehler pro 1000 Codezeilen – Medizinische Software 0.2 Fehler pro 1000 Codezeilen – Space Shuttle Software < 0.1 Fehler pro 1000 Codezeilen – Beispiel Space Shuttle Software • 3 Millionen Zeilen Æ 300 Fehler • $ 3 Milli Milliarden d K Kosten Æ $ 1000 pro Z Zeile il • 15 000 Mannjahre Film: GOALIAS © IAS, Universität Stuttgart 9 Warum ist Softwaretechnik wichtig? Verschärfung der Probleme – Die Komplexität von Programmen nimmt ständig zu – Umfang und Lebensdauer nehmen zu – Neue Anwendungen werden für den Rechnereinsatz erschlossen – Die Softwareentwicklung ist ein integraler Bestandteil der Systementwicklung y g – Immer mehr Entwickler sind mit der Pflege von Altsystemen beschäftigt © IAS, Universität Stuttgart 10 Ringvorlesung Systemtechnik – Softwaretechnik Gliederung ¾ Einleitung ¾ Warum ist Software fehleranfällig? ¾ Warum ist Softwaretechnik wichtig? ¾ Was ist Softwaretechnik? ¾ Lehre und Forschung am IAS © IAS, Universität Stuttgart 11 Was ist Softwaretechnik? Softwaretechnik – die Anfänge: „Softwaretechnik ist die Anwendung von Prinzipien, Fähigkeiten und Kunstfertigkeiten beim Entwurf und die Erstellung von Programmen und Systemen von Programmen.“ [Dennis, 1975] Æ Künstler, Einzelkämpfer Softwaretechnik o heute: u – Basiert auf Vorgehensmodellen – Entwicklung wird methodisch durchgeführt – Softwarewerkzeuge zur Beherrschung der Komplexität Vorgehensmodelle QualitätsFokus Werkzeuge © IAS, Universität Stuttgart Methoden 12 Was ist Softwaretechnik? Projektvorgehensmodell – Eine vereinfachte Darstellung des Softwareentwicklungsprozesses aus einer bestimmten Perspektive Abnahmetest Kundenerwartungen Abnahme Systemtest Anforderungsdefinition Integrationstest Grobentwurf Systemintegration Modulintegration Modultest Feinentwurf Modulimplementierung © IAS, Universität Stuttgart 13 Was ist Softwaretechnik? Methoden der Softwareentwicklung – Planmäßiges Verfahren zur Erreichung eines bestimmten Zieles – Beruht auf Modellvorstellung und leitet Aktionen ab – Beispiel: Analyse-und Entwurfsmethoden: Agentenorientiert Komponentenbasiert Objektorientiert Strukturiert / Funktionsorientiert Programmieren als Kunst Basteln 1950 1960 Systematisches Neuentwickeln 1970 © IAS, Universität Stuttgart 1980 1990 Konfigurieren 2000 2010 Selbstorganisation 2020 14 Was ist Softwaretechnik? Software Werkzeuge Software-Werkzeuge – Arbeitsmittel zur Bearbeitung von Werkstücken – Ganz oder teilweise automatisiertes Vorgehen – Beispiele im Softwarebereich: • CASE-Werkzeuge • Projektmanagement-Werkzeuge • Testsysteme • IDE (Integrated Development Environment) Ö Softwaretechnik ist eine Ingenieur-Disziplin • Systematisches Vorgehen • Denken in Baugruppen • Wiederverwendung • Prozessstrukturierung • Prozessbegleitendes Qualitätsbewusstsein © IAS, Universität Stuttgart 15 Ringvorlesung Systemtechnik – Softwaretechnik Gliederung ¾ Einleitung ¾ Warum ist Software fehleranfällig? ¾ Warum ist Softwaretechnik wichtig? ¾ Was ist Softwaretechnik? ¾ Lehre und Forschung am IAS © IAS, Universität Stuttgart 16 Lehre und Forschung am IAS Lehrveranstaltungen des Instituts für Mechatronik Mechatronik-Studierende Studierende Vorlesung LP Zeitpunkt Umfang Softwaretechnik I * 6 WS 2V / 2Ü Ü Softwaretechnik II 6 SS 2V / 2Ü Automatisierungstechnik I * 6 SS 2V / 2Ü Automatisierungstechnik II 6 WS 2V / 2Ü Zuverlässigkeit g und Sicherheit von Automatisierungssystemen g y 6 SS 2V / 2Ü Softwaretechnik-Ringvorlesung 3 WS 2V Praktische Übungen im Labor (Softwaretechnik) 6 SS Teamarbeit Praktische Übungen im Labor (Automatisierungstechnik) 6 WS 8 Versuche * Pflichtmodul Service bei allen Vorlesungen ¾ Komplettes Vorlesungsmaterial auf CD ¾ Online Vorlesungsportal ¾ VorlesungsV l und d Üb Übungsaufzeichnungen f i h © IAS, Universität Stuttgart 17 Lehre und Forschung am IAS Bachelor und Masterarbeiten Bachelor¾ Theoretische Analyse und/oder Entwicklung von Software- und/oder Hardwaresystemen ¾ Konzipierung als Entwicklungsprojekt von 3 bzw bzw. 6 Monaten ¾ Institutsrichtlinien für die Bearbeitung ¾ Themen aus den Forschungsgebieten des Instituts ¾ CD als Ergebnis © IAS, Universität Stuttgart 18 Lehre und Forschung am IAS Modellprozesse am IAS: Automatisierte Waschmaschine Automatisierter Tipp-Kick-Torwart Tipp Kick Torwart Automatisierte F ßb ll h h D Fußballschuh David id Automatisierte Farbanpassung Automatisierter K ff Kaffeeautomat t t Automatisierter Truck Automatisiertes Verkerzeichen Automatisierte Fußbälle Automatisierter Tischkicker Automatisiertes Gokart Automatisiertes Hochregallager Automatisiertes Kugellabyrinth Automatisierter Autoschutz Automatisierter Torhüter GOALIAS Automatisierter Aufzug Automatisierter Klavierlehrer Automatisiertes Hovercraft © IAS, Universität Stuttgart Automatisierter Arzneischrank Automatisierte Pyrotechnik-Show 19 Lehre und Forschung am IAS Automatisierter Arzneischrank am IAS © IAS, Universität Stuttgart 20 Lehre und Forschung am IAS Mechatronisches Projekt am IAS Automatisierter Fußballschuh Fil David Film: D id © IAS, Universität Stuttgart 21 Lehre und Forschung am IAS Forschungsgebiete des Instituts Agenten in der Automatisierungstechnik Benutzerorientierte e ut e o e t e te Automatisierung uto at s e u g Energieoptimierung in der Automatisierungstechnik Verlässlichkeit V lä li hk it von A Automatisierungssystemen t ti i t Wiederverwendungskonzepte in der Automatisierungstechnik Lernfähigkeit von automatisierten Systemen © IAS, Universität Stuttgart 22 Kooperation mit folgenden Firmen ABB (Asea (A Brown B Boveri B i AG) ads-tec Automation und Systemtechnik BASF Borries Daimler Forschung ETAS GmbH Festo GmbH iss (Innovative Software Services GmbH) Stuttgart IVM ((Technical Consultants Stuttgart g GmbH)) Mestron GmbH Robert Bosch GmbH Robert Bosch Krankenhaus GmbH Siemens AG Vector Consulting Services GmbH Vector Informatik GmbH Whitestein Technologies WMF © IAS, Universität Stuttgart 23 Zusätzlicher Service für Studierende am IAS: Online-Stellenbörse Bewerbungsseminar für Studierende des IAS Vorlesungs- und Übungsaufzeichnungen im Internet © IAS, Universität Stuttgart 24 Lehre und Forschung am IAS Vortragsunterlagen ¾ Unterlagen g zum Vortrag: g Folien und Aufzeichnung: www.ias.uni-stuttgart.de g >> Service >> Vorträge g Weitere Informationen ¾ Flyer ¾ Homepage: www.ias.uni www.ias.uni-stuttgart.de stuttgart.de Forschung und Lehre am IAS (Lehrveranstaltungen, Bachelor- und Masterarbeiten)) Aktuelle Veranstaltungen ¾ Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. P. Göhner E Mail: [email protected] E-Mail: ias@ias uni stuttgart de © IAS, Universität Stuttgart 25
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